一种分相型二氧化碳吸收剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于二氧化碳吸收剂合成技术领域，具体涉及一种分相型二氧化碳吸收剂及其制备方法与应用。本发明专利技术所述吸收剂含有有机胺和碳酸酯，其中，所述有机胺和碳酸酯的用量的重量比为0.1

【技术实现步骤摘要】
一种分相型二氧化碳吸收剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及二氧化碳吸收剂合成
，具体涉及一种分相型二氧化碳吸收剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]在碳中和背景下，CCUS(Carbon Capture，Utilization and Storage)技术加速发展，而化学吸收法作为目前唯一能大规模商业化应用的碳捕集技术，备受关注，目前报道的化学吸收法中的二氧化碳吸收剂主要是有机胺类，大多是以小分子有机胺为主，目前工业界主要采用醇胺例如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺和异丁醇胺等为主，其中最具代表性的是30wt％单乙醇胺水溶液。
[0003]基于乙醇胺(MEA)的化学吸收法是目前最成熟广泛的燃烧后捕集技术，已建有商业运行示范工程，但MEA吸收剂(20
‑
30wt％)的吸收容量小、腐蚀和胺降解严重，且高含水量(70％
‑
80％)导致富液相二氧化碳浓度较低，再生过程中消耗大量热用于水的蒸发和升温，增加再生能耗，造成MEA工艺投资成本高和运行能耗高，极大限制了该技术的大规模应用。
[0004]近年来提出的液液两相吸收剂，在吸收二氧化碳后自发形成液液两层液相，且吸收二氧化碳的富集在下层，仅需将下层液相再生，能够实现大幅度地提高吸收剂的二氧化碳负荷、降低蒸发潜热和升温显热能耗，实现低能耗二氧化碳捕集，有望应用于大规模燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集。
[0005]但是现有技术中的液液两相吸收剂在吸收二氧化碳后液相的上下层分相时间过长，而分相时间会影响分相器设计的最重要参数，分相时间越长，分相器需要的体积越大，投资越高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术中液液两相吸收剂在吸收二氧化碳后液相的上下层分相时间过长从而导致投资成本较高的不足，从而提出了一种分相型二氧化碳吸收剂及其制备方法与应用。通过将碳酸酯与有机胺进行复配制备二氧化碳吸收剂，可以利用碳酸酯与有机胺的协同作用，使制备得到的二氧化碳吸收剂具有优异的二氧化碳快速吸收能力，提升二氧化碳的捕集效率，并且碳酸酯的极性较低，容易与水分层，可以快速形成稳定的分相体系。
[0007]本专利技术第一方面提出了一种分相型二氧化碳吸收剂，所述吸收剂含有有机胺和碳酸酯，其中，所述有机胺和碳酸酯的用量的重量比为0.1
‑
4：1。
[0008]优选地，所述吸收剂还含有助剂和水。更优选地，以所述吸收剂的总重量为100重量％计，所述有机胺的含量为20
‑
55重量％，所述碳酸酯的含量为10
‑
45重量％，所述助剂的含量为0
‑
5重量％，所述水的含量为5
‑
30重量％。进一步优选地，以所述吸收剂的总重量为100重量％计，所述有机胺的含量为20
‑
50重量％，所述碳酸酯的含量为20
‑
45重量％，所述助剂的含量为0
‑
5重量％，所述水的含量为15
‑
30重量％。
[0009]优选地，所述碳酸酯为碳酸烯酯和/或烷基碳酸酯。更优选地，所述碳酸烯酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或两种以上。进一步优选地，所述烷基碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯和碳酸二丁酯中的一种或两种以上。
[0010]优选地，所述有机胺为醇胺类化合物。更优选地，所述有机胺选自乙醇胺、N
‑
甲基二乙醇胺、二乙醇胺、N
‑
乙基乙醇胺、N,N
‑
二甲基乙醇胺和羟乙基乙二胺中的一种或两种以上。
[0011]优选地，所述助剂选自乙二胺四乙酸、亚硫酸钠、柠檬酸钠和酒石酸氢钾中的一种或两种以上。
[0012]本专利技术第二方面提出了一种上述所述的分相型二氧化碳吸收剂的制备方法，所述方法包括将所述有机胺、所述碳酸酯以及可选的助剂和水进行混合。
[0013]优选地，所述混合在搅拌条件下进行。更优选地，所述混合的条件包括：温度为0
‑
60℃，时间为10
‑
200min，搅拌速度为0
‑
1000rpm。
[0014]本专利技术第三方面提出了一种上述所述的分相型二氧化碳吸收剂在二氧化碳捕集中的应用，捕集二氧化碳的工艺条件包括：吸收温度为20
‑
80℃，吸收压力为0.1
‑
20MPa。
[0015]本专利技术所述分相型二氧化碳吸收剂，至少具有以下有益效果：
[0016](1)在本专利技术所述的分相型二氧化碳吸收剂中，由于碳酸酯的极性低，可以作为分相剂，且易于与水分层，可以快速形成稳定的分相体系，平均分相时间为60
‑
100s，同时碳酸酯也具有优异的二氧化碳快速吸收能力，能够提升二氧化碳捕集效率；
[0017](2)在本专利技术所述的分相型二氧化碳吸收剂中，碳酸酯与有机胺可共同吸收二氧化碳，碳酸酯吸收二氧化碳为物理吸收，具有吸收速率较高的优点，有机胺吸收二氧化碳为化学吸收，具有容量大的特点，二者相结合可产生快速稳定捕集二氧化碳的协同效应，使制备得到的二氧化碳吸收剂具有吸收速率较高，循环吸收性能优异的特点，同时可以有效降低解吸能耗和吸收成本。
具体实施方式
[0018]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0019]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0020]由于现有技术中的两相吸收剂在吸收二氧化碳后上下层分相时间过长而导致投资成本高，不利于工业化生产，因此，开发一种分相型二氧化碳吸收能力强、吸收速度快，分相快速稳定，易于工业化生产的新型两相吸收剂对碳中和、碳减排具有非常重要的理论和现实意义。基于此，本专利技术的专利技术人完成了本项专利技术。
[0021]本专利技术第一方面提出了一种分相型二氧化碳吸收剂，所述吸收剂含有有机胺和碳酸酯，其中，所述有机胺和碳酸酯的用量的重量比为0.1
‑
4：1。
[0022]为了使吸收二氧化碳后的富液快速两相分离，形成稳定的分相体系，同时提升二氧化碳的脱除效率，在优选实施方式中，所述有机胺和碳酸酯的用量的重量比为0.1
‑
2：1，
例如为0.1：1、0.16：1、0.5：1、1：1、1.5：1或2：1。
[0023]在本专利技术所述分相型二氧化碳吸收剂中，在具体实施方式中，所述吸收剂通常以溶液的形式存在，因此，在制备所述二氧化碳吸收剂时，所述吸收剂还含有助剂和水。
[0024]在本专利技术所述分相型二氧化碳吸收剂中，在具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分相型二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述吸收剂含有有机胺和碳酸酯，其中，所述有机胺和碳酸酯的用量的重量比为0.1
‑
4：1。2.根据权利要求1所述的吸收剂，其特征在于，所述吸收剂还含有助剂和水；优选地，以所述吸收剂的总重量为100重量％计，所述有机胺的含量为20
‑
55重量％，所述碳酸酯的含量为10
‑
45重量％，所述助剂的含量为0
‑
5重量％，所述水的含量为5
‑
30重量％。3.根据权利要求2所述的吸收剂，其特征在于，以所述吸收剂的总重量为100重量％计，所述有机胺的含量为20
‑
50重量％，所述碳酸酯的含量为20
‑
45重量％，所述助剂的含量为0
‑
5重量％，所述水的含量为15
‑
30重量％。4.根据权利要求1或3所述的吸收剂，其特征在于，所述碳酸酯为碳酸烯酯和/或烷基碳酸酯。5.根据权利要求4所述的吸收剂，其特征在于，所述碳酸烯酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或两种以上；优选地，所述烷基碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯和碳酸二丁酯中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冬，杜庶铭，高凯，余学海，韩涛，孟瑞红，史晓宏，张帅，周墨坤，杨阳，王志勇，
申请(专利权)人：国家能源集团新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：